【正文】 時電路等。 暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間為： tW≈ 占空比為： q= tW /T 圖 76 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路 圖 77 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖 圖 78 占空比可調(diào)的多諧振蕩 器 四、實驗內(nèi)容 用 555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器，給定 R1=， R2=10K?， C= F。 學(xué)習(xí)用示波器測量脈沖參數(shù)。如 M1M0=01，表示數(shù)據(jù)可以右移，首先清零端輸入一個負脈沖，使 Q0Q1Q2Q3=0000，在單脈沖 CP 的作用下，右移輸入端 DSR依次串入數(shù)據(jù)， 4 個 CP 后就可在 4 個輸出端 Q0Q1Q2Q3 得到并行數(shù)據(jù)。則可顯示成 ，顯示前后 5 個零將是不必要的，利用IBR=0 就可顯示成 ，便于閱讀；引線圖中也有滅零輸出信號，它與滅燈輸入 IB合用一個引腳，它是用在級聯(lián)電路中連續(xù)熄滅無效零時用的，如上例中 數(shù)字前面 3 個零，便是先滅最左面的零，接著滅第 2 和第 3 位零，數(shù)字最右邊的 2 個零熄滅過程亦然。 了解譯碼、顯示器件的使用。 掌握基本門電路在組合邏輯電路中的作用。它有兩組 4 位二進制數(shù)輸入 A4 A3 A2 AB4 B3 B2 B1，一個向最低位的進位輸入端 CI，有一組二進制數(shù)輸出 S4S3S2S1，一個最高位的進位輸出端 C4，算術(shù)加法運算關(guān)系式見上所列。它可被看作一個多輸入、單輸出的單刀多擲開關(guān)，所以數(shù)據(jù)選擇器也可以稱為多路開關(guān)，是又一 種重要的組合邏輯部件。需要注意的是，由于其輸出電路結(jié)構(gòu)與普通 TTL 電路一樣，因此在使用時，一條總線上僅允許一個輸出門處于使能狀態(tài)（即輸出高電平或低電平狀態(tài)），其它輸出門必須處于高阻態(tài)，絕不允許有兩個或兩個以上的輸出門同時處于使能狀態(tài)。參數(shù)分別有： （ 1） ICCL、 ICCH ICCL 為輸出低電平電源電流，是指實驗門的輸入端全部懸空，該門輸出端空載時電源提供器件的電流； ICCH 為輸出高電平電源電流，是指輸入端至少一個接地，輸出端空載時電源提供器件的電流。布線時切忌在一個插孔內(nèi)插入兩根或兩根以上的導(dǎo)線，以免插孔因插入導(dǎo)線過多而減弱彈性。這樣可避免集成元件管腳彎曲或折斷。常見的接線錯誤包括接器件的電源、連線與插孔接觸不良；連線經(jīng)多次使用后，有可能外面塑料包皮完好，但內(nèi)部線斷；連線多接、漏接、錯接；連線過長、過亂造成干擾。當(dāng)集成塊損壞時，其內(nèi)部的 PN 結(jié)必有所損壞。 不允許將電路的輸出端和電源連接，否則會損壞電路。 總之，實驗中要邊測量、邊記錄、邊分析，隨時糾正出現(xiàn)的問題與故障。例如，無論對實驗電路加什么信號，輸出端始終高電平，則很 可能是集成電路芯片沒接地或地線接觸不良。 杜絕抄襲現(xiàn)象，一經(jīng)發(fā)現(xiàn) 有雷同版本， 將取消 雷同版本學(xué)生的當(dāng) 次實驗成績。 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗指導(dǎo)書 目 錄 第一章 數(shù)字電子技術(shù)實驗的概述 ........................................ 2 實驗的基本知識和安全規(guī)定 .................................... 2 集成塊使用注意事項及檢測 .................................... 6 13 布線和故障排除 .............................................. 9 第二章 實驗部分 ..................................................... 11 實驗一 門電路參數(shù)測試 .......................................... 11 實驗二 數(shù)據(jù)選擇器應(yīng)用 .......................................... 16 實驗三 全加器應(yīng)用 .............................................. 18 1 實驗四 組合邏輯電路的設(shè)計 ...................................... 22 實驗五 觸發(fā)器計數(shù)器應(yīng)用 ........................................ 24 實驗六 移位寄存器應(yīng)用 .......................................... 29 實驗七 555 定時器應(yīng)用 ........................................... 32 實驗八 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器 ......................................... 36 實驗九 智力競賽搶答電路設(shè)計 .................................... 40 實驗十 電子秒表 ................................................ 42 附錄：部分 TTL 及 CMOS 集成電路引出端功能圖 ........................... 46 2 第一章 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗的概述 實驗的基本知識和安全規(guī)定 實驗的基本知識 《 數(shù)字 電子技術(shù) 實驗 》 主要包括驗證性實驗和設(shè)計性實驗，與理論課內(nèi)容基本同步。 實驗操作過程 一、 布線 布線對學(xué)生來說 看似容易，實際 并 非如此。 排除故障一方面依靠實踐經(jīng)驗，另一方面更依靠基于對基本理論的掌握和對實驗電路的熟悉的邏輯思維方法，即能夠根據(jù)電路的邏輯關(guān)系進行分析，判斷及推理。 實驗安全 實驗安全包括人身安全和儀器設(shè)備安全。 不允許將輸出端并聯(lián)使用。因此，與晶體三極管一樣，可以用測量各端直流電阻的方法來判斷 TTL 集成塊的好壞。接線錯誤造成的現(xiàn)象多種多樣，例如器件的某個功能塊不工作或工作不正常，器件不工作或發(fā)熱，電路中一部分工作狀態(tài)不穩(wěn)定等。 接插集成元件時要認清方向，不要插倒。 11 第二章 實驗部分 實驗一 門電路參數(shù)測試 一、實驗?zāi)康? 熟悉數(shù)字邏輯電路實驗箱的結(jié)構(gòu)、基本功能和使用方法。注意圖示器件，四個門的電源 VCC引線是連在一起的。 四、實驗內(nèi)容 TTL 與非門的邏輯功能的測試 14 實驗箱總開關(guān)處 OFF 狀態(tài)，把一塊 74LS00 固定在實驗箱的插座上（可選中間合適的插座），聯(lián)接 14 腳電源 VCC至實驗箱 +5V 端口，聯(lián)接 7 腳 GND 至實驗箱接地端口，從 74LS00 中任選一個與非門，它的兩個輸入端 A、 B 分別接兩個邏輯開關(guān)，由開關(guān)提供輸入的高、低電平，輸出端接指示燈，由指示燈的亮、滅表示輸出的高、低電平。在控制端的作用下，數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)從多路數(shù)據(jù)傳輸中選擇任何一路信號輸出，選擇的控制由特設(shè)的端口編碼決定，稱為地址碼，數(shù)據(jù)選擇器可以完成多路信號的分時傳輸、組合邏輯函數(shù)的構(gòu)成、數(shù)據(jù)的并 串轉(zhuǎn)換和譯碼等功能。利用 74LS283 可以實現(xiàn)一些算術(shù)運算。 掌握各種邏輯門的應(yīng)用。 二、 實驗設(shè)備與器件 序號 儀器或器件名稱 型號或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實驗箱 1 2 74LS74 1 3 74LS112 1 4 74LS90 2 5 74LS48 1 6 74LS00 1 三、實驗原理 觸發(fā)器 觸發(fā)器是各種時序邏輯電路的基本器件之一，雖然它也是由多個門電路組成，但是電路內(nèi)部存在輸 出對輸入的信號正反饋作用，使得觸發(fā)器具有記憶功能。 四、實驗內(nèi)容 D 觸發(fā)器邏輯功能的測試 （ 1）異步置位端 DS 、 DR 的功能測試 在雙 D 觸發(fā)器 74LS74 中，選定一個 D 觸發(fā)器，將它的 CP 及 D 為任意狀態(tài)， DS 和 DR 由邏輯開關(guān)控制，按表 52 改變 DS 和 DR ，測試 Q 及 Q ，將結(jié)果記錄在表 52 中。 又如 M1M0=11，在單脈沖 CP 的作用下， 4位數(shù)據(jù)并行輸入到移位寄存器，然后使 M1 M0=10，表示數(shù)據(jù)可以左移， 左移輸入端 DSL=1 時，在單脈沖 CP 的作用下，數(shù)據(jù)依次從 Q0 端輸出，空缺位被 DSL 的 1 填補。 二、 實驗設(shè)備與器件 序號 儀器或器件名稱 型號或規(guī)格 數(shù)量 1 數(shù)字邏輯電路實驗箱 1 2 數(shù)字萬用表 1 3 雙蹤示波器 1 4 555 1 5 電阻 、 100 KΩ 各 1 個 10 KΩ 2 6 電容 1 uF 1 uF 1 三、實驗原理 圖 71 555 定時器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 555 定時器是一種中規(guī)模集成電路，可以產(chǎn)生時間遲延和多種脈沖信號，電路功能靈活、負載能力強、適用范圍廣。 正確聯(lián)接電路。其引腳圖見圖 81。 GND：接地端 。 假 設(shè)參考電壓 Vr（ +） =5V、 Vr（ — ） =0V，輸出允許的 OE 始終接高電平，使輸出寄存器的內(nèi)容直接送往 D0~D7，并用發(fā)光二極管顯示； d、按表 82 改變 INO 模擬輸入電壓大小，按 一下單脈沖按鈕 P+，即可實現(xiàn)一次 A/D 變換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果填入表 82 中； 表 82 A/D 變換記錄 （參考電壓為 ） 模擬輸入 輸出數(shù)字 量 IN0（ V） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 。 ILE：輸入寄存器允許信號，高電平有效 。 ALE 將 3 位地址線 ADDC、ADDB、 ADDA 進行鎖存，然后由譯碼電路選通 8 路輸入中的某一路進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 要求：觀察示波器，畫出波形；從示波器顯示的波形測量脈沖參數(shù) tW tW VOH、 VOL，并 35 與理論值比較，計算 T、 f。 555 定時器的電路組成 555 定時器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 71 所示，它包括電壓比較器 CA1 和 CA基本 RS 觸發(fā)器、泄放晶體管 Tr 及三個 5K 電阻構(gòu)成的分壓器等四部分組成。 圖 64 模為 4 的環(huán)形計數(shù)器電路 圖 65 模為 8 的扭環(huán)形計數(shù)器 如果把移位寄存器的輸出以一定方式饋送到串行輸入端，則可以得到環(huán)形計數(shù)器。 表 53 CP ↑ ↑ ↑ ↑ D 0 0 1 1 Qn 0 1 0 1 Qn+1 JK 觸發(fā)器邏輯功能測試 選用 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器中的一個進行測試，按表 54 要求改變 J、 K、 CP 時，觀察Qn+1 值，將結(jié)果記于表 54 中。圖 51 是上升沿觸發(fā)的雙 D 邊沿觸發(fā)器 74LS74 的引腳排列圖，它有兩個 D 觸發(fā)器，圖 52 是下降沿觸發(fā)的 JK 邊沿觸發(fā)器 74LS112 的引腳排列圖，它有兩個 JK 觸發(fā)器。組合電路設(shè)計的一般步驟下： 根據(jù)任務(wù)要求列出真值表； 通過對卡諾圖或邏輯表達式的化簡，得出最簡的邏輯函數(shù)表達式； 簡化和變換邏輯表達式，從而畫出邏輯圖。有些碼組變換存在加法關(guān)系，如 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換至余 3 碼，只要在 8421BCD 碼基礎(chǔ)上加 3（ 0011）即可實現(xiàn)變換。其中 D0、 D D D D DD D7 為 8 個數(shù)據(jù)輸入端；具有 2 個互補輸出端， Q 為同相輸出端， Q 為反相輸出端 ； A0、A A2 為數(shù)據(jù)選擇器的 3 個控制端（地址碼）； S 為使能端，低電平有效。 TTL 與非門的參數(shù)測試 （ 1） ICCL、 ICCH 按圖 16 聯(lián)接，電流表 串接在電源和門之間，注意電流表的量程和極性，當(dāng)所有的輸入端懸空時，電流表讀數(shù)即為 ICCL；當(dāng)所有的輸入端接地時，電流表讀數(shù)即為 ICCH。 TTL 與非門的邏輯功能 根據(jù)與非門的工作原理，輸入端全為高電平時輸出為低電平，否則輸出為高電平。 熟悉 TTL 集電極開路門（ OC）和三態(tài)門（ TSL）的特點與邏輯功能。在實驗時都必須十分小心。原因是對實驗要求沒有吃透，或者是對所用器件的原理沒有掌握。檢查前，除電源和接地端外，要把集成塊各輸入、輸出端從設(shè)備上懸空，然后用萬用表分別測量各輸入端和輸出端的電壓。 用萬用表檢查 TTL 集成塊 在維修數(shù)字電路時，我們都希望能用萬用表快速判別集成塊的好壞，下面介紹用萬 用 表檢查測試的方法。 一 、 人身安全 在數(shù)字電路實驗中，為保障實驗者的人身安全，實驗者必須遵守以下安全規(guī)則： （ 1） 實驗前應(yīng)搞清楚電源開關(guān)、插座的位置，了解其正確操作的方法，并檢查其是否安全可靠； （ 2） 實驗過程中一定要養(yǎng)成實驗前先接實驗電路后接通電源，實驗完畢后先切斷電源后拆實驗電路的操作習(xí)慣。 （ 3）測量與記錄實驗中所用的輸入信號，基本上為矩形脈沖，一般由函數(shù)信號發(fā)生器提供，所以調(diào)節(jié)信號時要正確調(diào)節(jié)頻率、占空比、幅度、零偏移。 （ 1